©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

Зерно истины: как сделать «исчезающие» имплантаты надёжнее

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) нашли способ обработки магниевых сплавов, который позволяет в три раза снизить риск глубоких коррозионных повреждений медицинских имплантатов. Полученные данные открывают новые возможности для создания максимально надёжных саморастворяющихся конструкций в хирургии.

В ТГУ проведено детальное исследование механизмов коррозии перспективного магниевого сплава ZX10, который используется для создания биорезорбируемых (саморастворяющихся) медицинских имплантатов. Полученные данные позволят создавать более надёжные конструкции для челюстно-лицевой хирургии и ортопедии, исключая необходимость проведения повторных операций по извлечению штифтов и пластин.

Современная медицина стремится к минимизации травматизма. Традиционные имплантаты из титана или стали остаются в теле навсегда или требуют повторного хирургического вмешательства для их удаления. Биорезорбируемые сплавы на основе магния решают эту проблему: они выполняют функцию поддержки кости, пока она срастается, а затем постепенно растворяются и замещаются живой тканью. Это значительно сокращает период реабилитации и снижает нагрузку на систему здравоохранения.

Однако ключевым вызовом остается контроль скорости этого «растворения». Если имплантат разрушится слишком быстро, кость не успеет зажить; если слишком медленно – это может вызвать воспаление.

В ходе исследования на базе Тольяттинского государственного университета был протестирован сплав системы ZX10 (магний-цинк-кальций). Учёные сравнили два состояния материала: крупнозернистое (литое) – исходное состояние металла, и мелкозернистое (экструдированное) – полученное в результате специальной обработки (экструзии) при температуре 320 °C. Экструзия позволила уменьшить размер зерна в 10 раз, что радикально меняет свойства материала.

Учёные ТГУ Дмитрий МерсонЕвгений МерсонПавел МягкихВиталий ПолуяновАлександр Сергеев установили, что надёжность и скорость коррозии зависят не только от размера зерна металла, но и от кристаллографической текстуры, а также электродного потенциала микрочастиц вторых фаз. Эти частицы могут провоцировать локальную коррозию, создавая своего рода гальванический эффект внутри материала.

Для тестов использовались условия, максимально приближенные к среде человеческого организма. Образцы помещали в раствор Хэнкса (имитация плазмы крови) на 14 суток при температуре 37 °С и строгом контроле уровня pH.

С помощью высокоточного оборудования – сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии – учёные зафиксировали, как именно образуются коррозионные «язвы», и какая доля поверхности поражается в зависимости от структуры сплава.

Результаты работы позволяют «дирижировать» процессом биодеградации. Понимая, как размер зерна и ориентация кристаллов влияют на коррозию, можно прогнозировать срок службы имплантата в теле пациента, создавать изделия с равномерным растворением без образования глубоких дефектов, повышать общую безопасность медицинских изделий из магния.

«Для изделий из магниевых сплавов необходимо полное представление о влиянии каждого фактора на надёжность конечного продукта», – отмечается в материалах исследования.

Эксперименты подтвердили, что правильная обработка сплава (переход к мелкозернистой структуре) существенно меняет его поведение в агрессивной среде организма, делая процесс заживления более предсказуемым. Структура металла напрямую влияет на его долговечность: уменьшение размера зерна сплава способствует формированию более плотной «защитной пленки» на поверхности. В результате скорость растворения имплантата замедляется, а само разрушение происходит более равномерно.

– Также установлено, что на крупнозернистом материале образуются глубокие коррозионные язвы, которые могут стать концентраторами напряжений и привести к преждевременному выходу имплантата из строя, – отмечает старший научный сотрудник лаборатории дизайна магниевых материалов ТГУ Павел Мягких. – Мелкозернистый сплав продемонстрировал более высокую сопротивляемость коррозии, что делает его предпочтительным для изготовления ответственных хирургических изделий.

Работа учёных ТГУ открывает новые перспективы в материаловедении для медицины. Понимание процессов микроструктурной коррозии позволит создавать имплантаты с точно заданным сроком службы, обеспечивая их механическую целостность на весь период срастания костей. Полученные данные позволяют проектировать магниевые имплантанты максимально надежными и безопасными для пациентов челюстно-лицевых и ортопедических клиник.

Исследование «Влияние размера зерна на особенности коррозионного процесса биорезорбируемого сплава ZX10 в растворе Хэнкса» выполнено при поддержке Российского научного фонда (проекты № 23-19-00636 и № 23-23-10041) в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов «Приоритет 2030» Работа опубликована в журнале MATERIALS. TECHNOLOGIES. DESIGN.

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


ТГУ локализовал высокотехнологичную линию контроля на АВТОВАЗе

Тольяттинский государственный университет завершил масштабный проект глубокой модернизации линии автоматического контроля блоков цилиндров производства компании Marposs (Италия) на АО «АВТОВАЗ». Расширение функциональности линии позволит защитить продукцию от контрафакта и значительно повысить ресурс двигателей 1,8 л для новой LADA Niva. Проект выполнен передовой инженерной школой ТГУ «Гибридные и комбинированные технологии» (ПИШ «ГибридТех»).


Учёные доказали пользу стресса для паралимпийцев

Российские исследователи нашли способ ускорить реабилитацию этой категории спортсменов с помощью интервальных гипокси-гипероксических тренировок. Метод уже доказал свою эффективность для атлетов с поражением опорно-двигательного аппарата.


«Зелёный протокол» для новых препаратов

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Самарского государственного технического университета (СамГТУ) разработали экологичный метод синтеза, который может быть использован при получении потенциальных лекарственных препаратов. Созданный ими при поддержке гранта Российского научного фонда подход позволяет получать сложные молекулы без применения токсичных растворителей и катализаторов.


УЗ-прибор ТГУ готов к новым медицинским тестам

В Тольяттинском государственном университете (ТГУ) завершена разработка предсерийного образца ультразвукового (УЗ) хирургического комплекса для проведения операций эндопротезирования и артропластики. Оборудование создано по заказу компании ООО «МЕДТЭК» (Москва).


Как избежать пожаров и аварий на опасных производствах

Исследователи Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали решение для повышения безопасности на объектах гидроэнергетики. Стеклянные трубки на мощных маслонапорных установках (МНУ) учёные предлагают заменить магнитными указателями и «умными» датчиками, предсказывающими износ масла. Разработка планируется к внедрению на Зейской ГЭС ПАО «РусГидро».


Учёные ТГУ навсегда вписаны в историю Самарской области

Имена пяти выдающихся учёных Тольяттинского государственного университета (ТГУ) официально увековечены в регионе. Решением экспертного совета при министерстве культуры Самарской области они включены в Реестр выдающихся личностей, чья жизнь и деятельность связаны с губернией.


Учёные ТГУ– создатели нового технологического уклада РФ

В Тольяттинском государственном университете (ТГУ) отпраздновали День российской науки. На торжественный приём ректора собрался цвет научного сообщества вуза – от ведущих профессоров и руководителей стратегических проектов до молодых учёных, аспирантов и студентов. Наиболее отличившимся вручили заслуженные награды.